DE2615933A1

DE2615933A1 - Verfahren und vorrichtung zur abwasserbehandlung auf schiffen

Info

Publication number: DE2615933A1
Application number: DE19762615933
Authority: DE
Inventors: Michitake Kamata; Sadaoki Kanada; Sakae Katayama; Katsumi Kojima; Yasuhiro Sakaguchi
Original assignee: Katayama Chemical Inc; Daicel Corp
Current assignee: Katayama Chemical Inc; Daicel Corp
Priority date: 1975-04-12
Filing date: 1976-04-12
Publication date: 1976-10-21
Also published as: CA1072018A; FR2306942B1; FR2306942A1; SE7604103L; US4071445A; SE428557B; JPS5410191B2; DK156476A; GB1531538A; ES446908A1; JPS51120045A

Description

Katayama Chemical Works Co., Ltd., Osaka, Japan

Daicel Ltd., Sakai, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur AbwasSerbehandlung auf Schiffen

Beanspruchte Priorität: 12.April, 1975 Japan

Nr. 44577/1975

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abv/asserbehandlung. Die im Anspruch 5 angegebene Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich insbesondere zur Abwasserbehandlung auf Schiffen einsetzen und dabei insbesondere mittels eines geschlossenen Systems.

Die Beseitigung von industriellen Abflüssen und verschiedenen anderen Abfallgütern verursacht derzeit eine Umweltverschmutzung, wodurch ernsthafte soziale Probleme aufgeworfen v/erden und man zu der wachsenden Notwendigkeit einer Rückführung dieser Abfallgüter durch geschlossene Systeme geführt wird. Gesetzgeberische Maßnahmen führten zu Gesetzen zur Kontrolle der Verschmutzung, während die "Inter-Governmental Maritime Consultative Organisation" (IMCO) der Vereinten Nationen 1973 eine Übereinkunft zur Verhinderung von

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Verschmutzungen durch Schiffe vorschlug, die auch Verordnungen über die Beseitigung von Abwässern von Schiffen erfassen sollte. Entsprechend dar Mitteilung Nr. 233 des japanischen Verkehrsministeriums müssen Ausflüsse von Abwasserbehandlungssystemen für Schiffe den folgenden Standardanforderungen genügen:

1. Biomechanischer Sauerstoffbedarf (BSB): unter 5o ppm

2. Suspendierte Feststoffe (SF): unter 15o ppm

3. Anzahl von Kolibakterien: unter 3ooo/ml

4. Feststoffe von über 2o mm Größe: keine

Bislang galt als das am meisten bevorzugte Verfahren zur Behandlung von Abfallstoffen von Schiffen das sog. "Belebtschlammverfahren" (activated sludge process), bei dem ein Belüftungsbehälter des sog. Festbett-Typs verwendet wird. Dieses Verfahren reduziert jedoch im allgemeinen den BSB-Wert auf höchstens loo ppm und den SF-Wert auf höchstens loo bis 15o ppm, und es erfordert ein Flotationssystem, bei dem, falls eine Einhaltung bzw. Erreichung der oben genannten Standardwerte gewünscht wird, ein anorganisches oder organisches Koagulationsmittel verwendet werden muß. Überdies ist dieses Verfahren nahezu außerstande, die Kolibazillen zu entfernen, vielmehr läßt es eher noch eine Vervielfachung der Anzahl dieser Bakterien zu. Dieses Verfahren hat aber auch noch einen anderen, schwerwiegenden Nachteil beim Einsatz im Schifffahrtswesen, indem die erforderliche Vorrichtung schwer ist und einen großen Raum beansprucht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren

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und eine neue Vorrichtung zur Abwasserbehandlung auf Schiffen zu schaffen, mittels dem bzw. der alle aufgezeigten Normwerte bei Einsatz eines geschlossenen Systems erreicht werden können, wobei ein sicherer und lange andauernder Einsatz auf Schiffen bei kompakter und relativ leichter Bauweise der einzusetzenden Vorrichtung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Abwasserbehandlung auf Schiffen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Abwasser durch ein grobmaschiges Filter und/oder eine Zerkleinerungseinrichtung geführt, anschließend das Abfallwasser mittels Flotation unter lufthaltigen Bedingungen einer Trennung zur Reduzierung der im Abwasser suspendierten Feststoffe auf einen Gehalt von weniger als looo ppm unterzogen und das so erhaltene, behandelte Wasser zum Klären durch eine semipermeable Membran geleitet wird. Vorteilhafterweise wird als semipermeable Membran dabei eine Membran zur umgekehrten Osmose eingesetzt, die nach vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung als Cellulose-acetatbutyrat-Membran mit Mikroporen von etwa 6 bis etwa 60 A gewählt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abwasser durch Flotation unter lufthaltigen Bedingungen solange separiert,bis der Gehalt der im Abwasser suspendierten Feststoffe unter loo ppm vermindert ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen erfindungsgemä~en Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennze chnet iurch eine Einrichtung

zum Zuführen des Abwassers, einen Grobfilter und/oder eine Zerkleinerungseinrichtung zur Entfernung relativ großer Festkörper aus dem Abwasser, wenigstens eine Flüssig/Fest-Trennsäule des Flotations-Typs mit einem Abwassereinlass in ihrem unteren Bereich (Bodenbereich), einem Auslass in ihrem oberen Bereich, und mit einer Vielzahl von schräg nach unten geneigt angeordneten Blasenbildungsplatten, die abwechselnd von einander gegenüberliegenden Innenwänden der Säule vorstehen, wobei zwischen dem freien Ende jeder Blasenbildungsplatte und der gegenüberliegenden Innenwand der Säule ein schmaler Spalt gebildet ist und jede der Blasenbildungsplatten ein offenporiges plattenähnliches Teil und einen Verteilungskanal für unter Druck stehendes Gas aufweist, der innerhalb des plattenähnlichen Teils angeordnet ist und im wesentlichen parallel zu dessen Oberfläche verläuft, durch eine Einrichtung zur Zuführung von unter Druck stehendem Gas zu dem Verteilungskanal und durch ein Behandlungssystem für das Restabwasser, das eine semipermeable Membran und eine Hochdruckpumpe umfaßt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Flüssig/ Fest-Trennungssäule des Flotations-Typs verwendet und dieser eine Hilfssäule des Flotations-Typs nachgeschaltet, die eine horizontal angeordnete Blasenbildungsplatte in ihrem unteren, vorzugsweise dem Bodenabschnitt, derselben Konstruktion wie die Blasenbildungsplatten der Flüssig/Fest-Trennungssäule aufweist. Es kann sich jedoch auch als vorteilhaft erweisen, wenn man zwei bis drei Flüssig/Fest-Trennungssäulen des Flotations-Typs in Serie geschaltet anordnet.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Zerkleinerungspumpe als Einrichtung zum Zuführen des Abwassers und als Zerkleinerungseinrichtung verwendet wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Behandlungssystem mit der semipermeablen Membran und der Hochdruckpumpe, mittels dessen - wie oben geschildert - das verbleibende Abwasser behandelt wird, einen Wasser-Zirkulationsbehälter, die Hochdruckpumpe und ein Behältnis auf, in dem die semipermeable Membran angeordnet ist, wobei diese einzelnen Elemente in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, um einen Zirkulationskanal vorzusehen.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die semipermeable Membran des Behandlungssystems röhrenförmig ausgeführt ist, jede Durchalufleitung, die einen röhrenförmigen Kanal ausbildet, auf ihrer Innenseite in der Nähe jeder ihrer einander gegenüberliegenden Enden mit wenigstens einem Maschensieb versehen ist, wenn weiterhin ein beweglicher, schwammartiger Reinigungsball zwischen diesen Maschensieben vorgesehen und ein Wechselventil zur Umschaltung des Flußes von zirkulierendem Wasser durch den röhrenförmigen Kanal angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels derer das behandelte, geklärte Wasser nach seinem Durchtritt durch die semipermeable Memebran an eine Stelle für eine Wiederverwendung

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weitergeleitet werden kann. Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung, bei der eine neue Fest/Flüssig-Trennsäule in Kombination mit einem Behandlungssystem bzw. einer Aufbereitungsanordnung vorgesehen ist, das bzw. die mit einer semipermeablen Membran und einer Hochdruckpumpe ausgestattet ist, wodurch sich eine ganz spezielle Kombination von verschiedenen Einrichtungen zur Gewährleistung des richtigen und sicheren Betriebs der kombinierten Einheit ergibt.

Der Begriff "Abwasser" bzw. "Abwasser", wie er im Sinne der Erfindung benutzt wird, erfaßt insbesondere folgende wässrigen Medien:

a) Wasseraus- bzw. -Ableitungen und andere Fälle von jeglicher Art von Toiletten, Urinbecken und WC-Überlaufsammelschalen bzw. -Speigatten;

b) Viasserableitungen aus medizinischen Bereichen (Sanitätsbereichen, Schiffslazaretten u.s.w.) über Waschbecken, Waschwannen und Speigatten, die in derartigen Bereichen angebracht sind;

c) Wasserableitungen von Orten, wo lebende Tiere gehalten werden, oder

d) andere Abwässer, wenn sie mit den vorstehend erklärten Wasserableitungen gemischt werden.

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Das für die Zwecke der Erfindung geeignete Waschwasser kann Frischwasser oder Seewasser sein. Im allgemeinen hat die Mischung aus menschlichen Absonderungen und Waschwasser einen BSB-Wert von etwa 100 bis etwa 1000 ppm, sie enthält etwa 200 bis ca. 1500 ppm suspendierte Feststoffe und etwa 10 /ml oder mehr Kolibazillen. Gemäß der Erfindung wird zunächst das zu behandelnde Abwasser durch ein grobmaschiges Filter und/oder eine Zerkleinerungseinrichtung geleitet, um die relativ großen Feststoffe zu behandeln, die aufgrund von Unachtsamkeiten in das Abwasser gelangt sind. Diese Behandlungsstufe kann übergangen bzw. ausgelassen werden, wenn große Sorgfalt bei der Abfallbeseitigung angewendet wird. Jedoch wenn zu beanstandende Feststoffe möglicherweise auf den Betrieb der Vorrichtung auswirken können, dann sollte dieser Behandlungsschritt im Hinblick auf eine gute Betriebssicherheit wie auch im Hinblick auf die Mühe, die zur Entfernung solcher Feststoffe erforderlich werden kann, stets vollzogen werden.

Im Anschluß hieran wird das Abwasser einer Trennung durch Flotation unter lufthaltigen Bedingungen unterworfen, um die darin suspendierten Feststoffe auf einen Gehalt von weniger als 1000 ppm, vorzugsweise unter 500 ppm zu reduzieren, wobei ein Bereich von weniger als 100 ppm ganz besonders bevorzugt wird.

Die durch die Erfindung erreichbare Klärung des Abwassers dient dazu, Verunreinigungen aus diesem Abwasser in Übereinstimmung mit den BSB-Normen unter 50 ppm, den SF-Wert unter 150 ppm und die Anzahl der Kolibazillen auf weniger als 300 /ml zu reduzieren. Vorzugs-

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weise wird jedoch angestrebt, die Kolibazillen möglichst vollständig zu entfernen und den SF- und den BSB-Wert auf etwa 2 ppm bzw. etwa 30 ppm zu vermindern.

Das bei der Erfindung benutzte grobmaschige Filter zur Entfernung großer Festkörper, die in dem Abwasser enthalten sein können, ist ein übliches Filter mit Maschen von z.B. ungefähr 3 cm χ 3 cm. Eine bevorzugte Ausführung der Zerkleinerungseinrichtung besteht in der Verwendung einer Zerkleinerungspumpe mit einem kreuzweise oder schräg gezahnten Rotor und einem gezahnten Gehäuse. Die Zerkleinerungspumpe dient auch zur Zuführung des Abwassers zur Behandlungsvorrichtung. Vorzugsweise kann man das grobmaschige Filter und die Zerkleinerungseinrichtung in Kombination zusammen anordnen, um die Feststoffe zu entfernen, die zu groß sind, damit sie mittels der Zerkleinerungseinrichtung zerkleinert werden können.

Eine Flüssig/Fest-Trennsäule des Flotations-Typs wird bei der Erfindung als vorteilhafte Einrichtung für die Reduzierung suspendierter Feststoffe unter 1000 ppm eingesetzt. Dabei soll unter einer Flüssig/Fest-Trennsäule eine solche Säule (oder Kolonne) verstanden werden, in die Luftblasen zur Ausscheidung der Feststoffe durch Flotation eingepresst werden. Vorzugsweise kann die Säule mit einer Hilfssäule versehen sein, wobei diese Anordnung jedoch keine Beschränkung darstellen soll. Es können auch eine Mehrzahl solcher Flüssig/Fest-Trennungssäulen des Flotations-Typs pax*allel oder in Serie zueinander eingesetzt werden. Wenn sie in Serie angeordnet sind, kann auf die Hilfssäule verzichtet werden.

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Die semipermeablen Membranen, die bei dieser Erfindung Verwendung finden können, sind Ultrafilter und Membrane zur umgekehrten Osmose (reverse Osmose; Hyperfiltration), durch die Abwasser in Form von geklärtem Wasser unter hohem Druck geleitet werden kann,

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z.B. unter einem Druck von 3 bis 10 kg/cm bzw. 3 bis 100 kg/cm .

Als solche semipermeablen Membranen können beispielsweise Celluloseacetat-Membrane, Celluloseacetatbutyrat-Membrane, Membrane aus Acrylnitril-Copolymeren, Polyamid-Membrane u.s.w. verwendet werden, wobei insbesondere die Celluloseacetatbutyrat-Membrane bevorzugt werden, die Mikroporen von etwa 6 bis etwa 8o A aufweisen. Diese semipermeablen Membrane gewährleisten eine hochwirksame Behandlung des zu behandelnden Wassers zur Entfernung von verschiedenen organischen und anorganischen Substanzen und Kolibakterien; sie sind ebensogut geeignet für die Entsalzung von Meerwasser. Membrane zur umgekehrten Osmose gestatten insbesondere eine nahezu vollständige Entfernung von Kolibakterien und verschiedenen anderen Bakterienarten und Viren, wodurch sich trinkbares Wasser erhalten läßt. Somit sind sie ideal zur Verwendung in geschlossenen Systemen geeignet. Die Membran zur umgekehrten Osmose und die Ultrafilter können wahlweise in Abhängigkeit von der gewünschten Konzentration der Verunreinigungen verwendet werden. Vorzugsweise ist das mittels der Membran behandelte Abwasser im wesentlichen neutral. Wenn notwendig, kann hierfür ein den pH-Wert regulierendes Reagenz eingesetzt werden. Das Zirkulationsbzw. Umwälzwasser, das mit der semipermeablen Membran in Kontakt gebracht wird, kann eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens etwa 0,5 m/sec, vorzugsweise von wenigstens 1 m/sec. aufweisen.

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Der Ausdruck "offenporiges, plattenähnlfches Teil", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezieht sich auf eine harte oder weiche poröse Platte, die gas- und flüssigkeitsdurchlässig ist, jedoch sich Feststoffen gegenüber als fast undurchlässig verhält. Der Ausdruck "offenporig" wird hierbei im Gegensatz zu "geschlossenporig" verwendet- Im allgemeinen ist als ganz bevorzugtes Beispiel hierfür ein poröses Material bekannt, das durch Sintern von Kugeln aus einem SAN-Harz (Styrol-Acrylnitril-Copolymere) oder einem ABS-Harz (Styrol-Acrylnitril-Butadien-Copolymere) hergestellt wird. Infolge des Durchleitens des Gases durch das offenporige, plattenähnliche Teil wird das Gas in eine Vielzahl von feinen Blasen etwa gleicher Gestalt zerteilt. Der plattenähnliche Körper, den die Flüssigkeit passiert, dient auch dazu, Feststoffe davon abzutrennen. Diese Wirkungsweise steht natürlich in einer Beziehung zur Größe der offenen Poren. Das oben erwähnte Beispiel für poröses Material, das durch Sintern von Kugeln aus SAN-Harz oder ABS-Harz erhalten wird, kann vorzugsweise offene Poren eines Durchmessers von etwa 10 bis etwa 1000 μ für die Behandlung von üblichen Industrieabflüssen und Abwässern haben. Die erwünschte Stärke der Platte liegt bei etwa 10 bis etwa 100 mm.

Der Ausdruck "Verteilungskanal für unter Druck stehendes Gas", der oben benutzt wurde, bezieht sich im Sinne dieser Erfindung auf einen einfachen, tunnelähnlichen Kanal (Bohrung) oder einen Kanal, der von einem synthetischen oder einem metallenem Rohr gebildet wird, das in dem porösen, plattenähnlichen Teil einge-

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lagert ist. Der Kanal soll dabei für die Verteilung von unter Druck stehendem Gas geeignet sein. Die Achsschnitte des Kanals werden in den offenporigen plattenähnlichen Körper in einer verzweigten oder zick-zack-förmigen Anordnung parallel zur Oberfläche des Körpers
ausgebildet. Das unter Druck stehende Gas, das dem Kanal zugeführt wird, wird von der Oberfläche des Teils in Form von glexchförmigen, feinen Blasen mit gleichmäßiger Dichte freigesetzt. Der Verteilungskanal sollte die kleinste Dicke und Länge aufweisen, die gerade
noch erforderlich sind, um nicht störend in die Trennung der Feststoffe und in die Filtration der Flüssigkeit einzugreifen, die
mittels des offenporigen, plattenähnlichen Teils durchgeführt werden soll bzw. wird.

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In der Zeichnung wird die Erfindung beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Funktionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Blasenbildungsplatte aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie I-I' in Fig. 2.

Die in Fig. 1 (im Prinzip) dargestellte Vorrichtung 1 zur Abwasserbehandlung auf Schiffen weist eine Flüssig/Fest-Trennsäule 2 des Flotationstyps, einen Tank 4 für ζirkulierendesWasser, eine Hochdruckpumpe 25 und einen Tank 5 für eine umgekehrte Osmose (Hyperfiltration) auf. Diese Einrichtungen sind in der genannten Reihenfolge miteinander verbunden.

einen

Die Flüssig/Fest-Trennsäule 2 weist vorzugsweise im wesentlichen rechtwinkligen, insbesondere quadratischen Querschnitt auf. Sie ist mit einem Abwassereinlaß 6 in ihrem unteren Teil (Bodenabschnitt) versehen und sie weist einen Auslaß 7 in ihrem oberen Teil zur Speisung einer Hilfssäule 3 mit vorbehandeltem Wasser auf. Im Inneren der Säule 2 sind Blasenbildungsplatten Aa, Ab und Ac angeordnet, die schräg nach unten hin verlaufen und wechselweise von den einander gegenüberliegenden inneren Wandungen 8 und 9 der Säule 2 abstehen. Jede dieser Platten ist in einem Winkel <=£ (vorzugsweise z.B. von ungefähr 65°) zu der entsprechenden Wandung geneigt.

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Durch die Anordnung dieser Blasenbildungsplätten ist die Säule 2 gleichsam quer abgeteilt; es bleiben lediglich kleine Durchlaßspalten loa, lob und loc zwischen den freien Enden der Blasenbildungsplatten und der Oberfläche der gegenüberliegenden Innenwandungen 8 bzw. 9. Die Blasenbildungsplatte Aa ist in Form einer einzelnen flachen Platte ausgebildet und weist ein hartes, offenporiges, plattenähnliches Teil 11a auf (vgl. Fig. 2 und Fig. 3), vorzugsweise aus synthetischem Harz, sowie einen sich ver^zweigenden Rohrkanal 12a (ebenfalls aus synthetischem Harz) zur Einleitung bzw. Verteilung von unter Druck stehender Luft. Dieser sich verzweigende Rohrkanal 12a ist in dem Teil 11a parallel zu dessen Oberfläche angeordnet, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, worauf hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Rohrkanal weist eine Anzahl von kleinen Öffnungen 13a, 13a¹, 13a", ... an seiner obenliegenden Seite (bzw. oben auf den einzelnen Kanalarmen) auf, die vorzugsweise in einer Linie angeordnet sind (vgl. Fig. 3). Der Rohrkanal 12a, der der Einleitung bzw. Verteilung von unter Druck stehender Luft dient, ist an eine Druckluftquelle angeschlossen.

Die anderen Blasenbildungsplatten Ab und Ac weisen im wesentlichen denselben Aufbau wie die Blasenbildungsplatte Aa auf. Weiterhin ist die Flüssig/Fest-Trennungssäule aus Fig. 1 mit einer Einlaßleitung 14 zum Einleiten von Rückspülwasser (z.B. Seewasser) unmittelbar über den ganz oben liegenden Teil der Blasenbildungsplatte Ac versehen, weiterhin mit einer Auslaßleitung 15 auf einer Seite ihres

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unteren Teils, die gegenüber dem Abv/assereinlaß 6 angeordnet ist. In der Säule (bzw. Kolonne) 2 ist auch eine Stauplatte 16 zur Reduzierung der Kraft bzw. des Drucks des einfließenden Abwassers angeordnet. Vor dem Wassereinläß 6 sind weiterhin eine Speiseleitung 29, ein temporär wirksamer Aufstau- bzw. Zurückhaltebehälter 3o zur Regelung der Beaufschlagung der Trennsäule 2 und eine Zerkleinerungs- bzw. Brecherpumpe 31, die mit einem (nicht dargestellten) grobmaschigen Filter versehen ist, angeordnet.

Die Hilfssäule bzw. -kolonne 3 des Flotations-Typs v/eist in der Nähe ihres Bodens eine horizontal angeordnete Blasenbildungsplatte Ad auf, die im wesentlichen denselben Aufbau wie die Blasenbildungsplatte Aa hat.

Der Tank 5 für die umgekehrte Osmose stellt einen letzten Behälter zur Behandlung des Abwassers dar. Er weist ein äußeres Behältnis 17 und einen rohrförmigen Kanal 26 auf. Letzterer ist als eine (vorzugsweise geschlossene) Durchlaufleitung ("series pass") ausgebildet, die in einer Zickzackanordnung innerhalb des Behältnisses verläuft und von einer rohrförmigen semipermeablen Membran für umgekehrte Osmose (z.B. eine Cellulose-acetatbutyrat-Membrane) und einem starren, mit Öffnungen versehenen Rohr zum Umhüllen der Membrane gebildet ist. Der rohrförmige Kanal 26 kann auch eine Vielzahl von parallelen Durchlaufleitungen aufweisen. Unter Zwischenschaltung des Wasser-Zirkulier-Behälters 4 und der Hochdruckpumpe 25 ist das in Strömungsrichtung des Abwassers vordere Ende 19 des rohrförmigen Kanals 26 an die Hilfssäule 3 angeschlossen bzw. mit

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ihr verbunden. Das hintere Ende 2o des rohrförmigen Kanals 26 ist wiederum an den Wasser-Zirkulier-Behälter (circulating water tank) 4 angeschlossen. Mittels einer Pumpe 18 wird behandeltes bzw. geklärtes Wasser vom Behältnis 17 durch eine Auslaßöffnung 27 abgezogen und zu einer bestimmten, genau festgelegten Stelle zurückgeführt. Eine Leitung 22 ist zur Einführung des zirkulierenden Wassers in den Tank 5 für umgekehrte Osmose, in die Trennungssäule 2 oder die Hilfssäule 3 vorgesehen. Ein Paar von Maschensiebhaltern 32 und 33 ist jeweils an oder in der Nähe der einander entgegengesetzten Enden des Kanals 26 angeordnet. Eine bewegliche schwammartige Kugel (nicht dargestellt) ist zwischen den Maschensieben zur Säuberung bzw. Offenhaltung des Kanals 26 angebracht und wird von diesen zurückgehalten. Während des Betriebes wird der schwammartige Reinigerball am Ort des Halters 32 plaziert.

Die Vorrichtung weist ferner Wechselventile V. bis V. auf. Der Kanal 26 kann automatisch durch Verwendung eines Zeitgebers und
elektromagnetischer Ventile für die Ventile Vj bis V. gereinigt
werden. "

Weiterhin ist bei V_c ein Luftablaßventil, bei V-. ein Sicherheits-

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ventil und für dieses eine Entlastungs- bzw. Abführleitung 34 vorgesehen, die mit dem Wasser-Zirkulier-Beh'älter 4 in Verbindung
steht. Der Behälter 4 wird über eine Leitung 35 mit dem Behältnis 17 verbunden, die ihrerseits mit einem Ventil V~ versehen ist.
Weiterhin ist an der mit Vg bezeichneten Stelle in Fig. 1 ein Ventil vorgesehen, das den Innendruck des Kanals 26 regelt bzw. auf

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einem bestimmten Niveau hält. An der Stelle 36 ist ein Durchflußanzeigegerät vorgesehen, bei I₁ bis 1„ Niveaufühler und bei 37 eine Kontroll- bzw. Alarmlampe. Zur prinzipiellen Anordnung der verschiedenen oben ger mnten Einrichtungen bzw. Leitungen wird auf die Darstellung von Fig. 1 verwiesen. Die durchgezogenen Linien und die eingetragenen Pfeile zeigen die Richtung des jeweiligen Signal- bzw. Transportflusses an.

Die Hilfssäule 3 ist mit einem Einlaß 21 und einem Auslaß 23 für Rückspülwasser versehen. Der Auslaß 23 steht in Verbindung mit dem Rückspülwasser-Einlaß 14 der Säule 2.

Unter Verwendung der Vorrichtung 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, lassen sich Abwässer mit der im folgenden beschriebenen Methode behandeln. Sobald sich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Flüssig/Fest-Trennungssäule 2 des Flotationstyps absenkt, spricht der Niveausensor 1- an und setzt die Brecherpumpe 31 für eine gewisse Zeit in Betrieb. Hierdurch wird das Abwasser in dem Aufstau- bzw. Auffangbehälter 3o einer Filtration durch den grobmaschigen Filter unterzogen, einem Zerkleinerungsvorgang durch die Brecher- bzw. Zerkleinerungspumpe 31 unterworfen und anschließend in die Säule durch die Einlaßleitung 6 eingeführt. Die Zerkleinerungspumpe 31 zerkleinert relativ große Festkörper, wodurch es ermöglicht wird, daß die Blasenbildungsplatten Aa, Ab und Ac über eine verlängerte Zeitdauer hinweg v/irksam funktionieren können. Die Zerkleinerungspumpe 31 macht es überdies auch noch möglich, daß die Trennungssäule 2 kompakt ausgeführt werden kann. Das Abwasser wird durch

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die Stauplatte 16 gedämpft, zerquetscht und verdrückt, und es erreicht dann die Blasenbildungsplatte Aa, während es langsam im Niveau ansteigt." Oie Festkörper im Wasser verfangen sich unterhalb der Platte Aa und werden dort festgehalten, während das solchermaßen vorbehandelte Wasser durch das offenporige, plattenähnliche Teil 11a der Blasenbildungsplatte Aa in die Höhe steigt. Ein Teil des vorbehandelten Wassers fließt auch durch den Spalt loa nach oben. Entsprechend vermischt sich das'vorbehandelte, ansteigende Wasser mit den feinen Blasen gleicher Gestalt und Dichte, die aus der obenliegenden Oberfläche der Platte Aa aufwärts herausgepreßt werden. Dies fördert die Flüssig/Fest-Trennung durch Flotation und gleichzeitig werden die Festkörper noch weiter in Stücke geteilt. Die ausgeschiedenen Festkörper sammeln sich unter der schrägen untenliegenden Oberfläche der Blasenbildungsplatte Ab an. Die von der Platte Aa austretenden und aufsteigenden feinen Bläschen halten die angesammelten Festkörper dabei in ihrer Lage. Durch diesen solchermaßen'laufend und kontinuierlich bewirkten Vorgang werden Festkörperteile'wirksam in der Flüssig/Fest-Trennungs-Kolonne 2 angehäuft. Daher wird ein überwiegender Anteil von Festkörperverunreinigungen in dem vorbehandelten Wasser in konzentrierter Form angehäuft. Die erreichbare Konzentration kann bis zum 6ofachen' der ursprünglichen Konzentration betragen. Diese wirksame Konzentration von Abwasser läßt daher eine kompakte und leichte Auslegung der Vorrichtung zu und sie reduziert die Last auf dem Schiff.

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Das solchermaßen behandelte Wasser wird dann aus dem Auslaß 7 heraus- und in die folgende Hilfssciule 3 eingeführt, in der es wiederum mit feinen Bläschen vermischt wird, die von dem offenporigen, plattenähnlichen Teil lld der Blasenbildungsplatte Ad ausgehen. Dies führt wiederum zu dem Ergebnis, daß die verbleibenden Festkörper noch einmal ausgesondert und am unteren Teil der Säule 3 angehäuft werden. Die im Wasser dann noch verbleibenden, verteilten Festkörperpartikel sind unter eine Konzentration von loo ppm reduziert.

Über den Wasser-Zirkulations-Behälter 4 und die Hochdruckpumpe 25 wird das solchermaßen behandelte Wasser zur Zirkulation dem rohrförmigen Kanal 26 in dem Behältnis 5 für die umgekehrte Osmose bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1 m/sec zugeführt. Dieser Kanal 26 wird von einer röhrenförmigen, semipermeablen Membran gebildet. Das behandelte und geklärte Wasser tritt durch die Membrane hindurch in das Behältnis ein, und es ist dann sogar als Trinkwasser gebrauchbar, wenn man es noch von vorhandenen Geschmacks- bzw. Geruchsstoffen befreit (deodoriert). Anschliessend wird das Wasser durch den Auslaß 27 abgezogen und zu einer geeigneten Stelle für seinen Wiedergebrauch geführt.

Da die semipermeable Membran des Behältnisses 5 für die umgekehrte Osmose für die Entsalzung von Seewasser geeignet und brauchbar ist, ist es auch nicht notwendig, das Schiff mit mehr Frischwasser zu beladen als dem, das für die Fahrt unbedingt erforder-

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licherv;eise mitgenommen werden muß. Die erfindungsgemäße Vorrichtung trägt deshalb sehr viel zu einer Herabsetzung der Last auf dem Schiff bei.

Das konzentrierte,zirkulierende Wasser wird wiederum der Flüssig/ Fest-Trennungssäule 2 oder der Hilfssäule 3 zugeführt. Im Fall, daß die semipermeable Membran, die den Kanal 26 im Behältnis 5 für die umgekehrte Osmose bildet, verstopft ist, in diesem Fall werden die Wechselventile V- und V^ geschlossen und die Wechselventile V2 und V₃ geöffnet, um den Fluß zirkulierenden Wassers durch den Kanal 26 umzusteuern und zurückzuleiten. Hierdurch wird die bewegliche, schwammartige Reinigungskugel (die in der Zeichnung nicht gezeigt wird) dazu veranlaßt, durch den Kanal 26 von ihrer Lage am Maschensiebhalter 32 zu dem ähnlichen Halter 33 hinzugleiten und dabei den Kanal"zu reinigen.

Durch die Benutzung von Seewasser oder ähnlichem RückSpülwasser, das durch den Einlaß 21 eingeführt wird, werden die festen Abfallrückstände, die in der Trennungssäule 2 und der Hilfssäule 3 konzentriert und angehäuft vorliegen, aus dem Auslaß 15 in das umgebende Meer außerhalb der Bereiche, innerhalb deren es durch die IMCO-Konvention verboten ist, ausgeleitet. Im Normalfall reicht es aus, diesen Rück- bzw. Auswaschvorgang einmal ungefähr während jedes Betriebsmonats durchzuführen.

Im folgenden werden beispielsh'alber genauere Angaben für eine spezielle Ausführungsform einer kompakt bauenden Abwasserbehand-

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lungsvorrichtung der oben beschriebenen Art angegeben:

Aufnahme- bzw. Zurückhaltetank 3o: Höhe: looo mm,

Trennsäule bzw. Trennkolonne'2 Hilfssäule 3:

Wasser-Zirkulations-Behältnis Behältnis 5 für die umgekehrte

Osmose:

Zerkleinererpumpe 31:

Pumpe 18:

Hochdruckpumpe 25:

Querschnittsfläche: o,2 m

Höhe: looo mm,

Querschnittsfläche: o,16 m'

Höhe: looo mm, ~

Querschnittsfläche: o,l m

Höhe: looo mm,

Querschnittsfläche: o,36 m'

röhrenförmige Celluloseacetatbutyrat-Membrane, Durchmesser: 6,35 mm (1/4 inch) , 2
Fläche: 3,5 η

Förderleistung 6ooo l/h; Festkörper (z.B. 2o cm χ Io cm Größe) auf etwa o,5 χ ο,5 cm verkleinerbar

1,27 cm - Schaufelgitter pumpe; 18oo l/h

5o kg/cm ; 6oo l/h

Die Vorrichtung mit den oben aufgezeigten Daten läßt sich in einem Tanker oder einem Frachtschiff mit einer Crew von 2o bis 3o Mann oder in einem Fähr- oder Passagierschiff mit einer ähnlichen Passagier-Aufnahmefähigkeit verwenden. Eine solche Vorrichtung kann während einer Zeitdauer von etwa 2o Tagen' ohne Notwendigkeit des Entfernens der angesammelten Festkörperpartikel in der Trennsäule wirkungsvoll arbeiten. Die Arbeitskapazität liegt bei etwa 4o l/h und das behandelte, geklärte Wasser, das von dem Behälter 5 für die umgekehrte Osmose abgezogen wird, kann als Trinkwasser verwendet

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werden, wenn ihm die Geschmacksstoffe entzogen werden (Deodorierung) und wenn-es, natürlich, entsprechend den BSB (biologischer-Sauerstoff-Bedarf)-Standards einen BSB-Gehalt von unter 5o ppm, einen Gehalt an suspendierten Feststoffen von unter 15o ppm und einen Gehalt von Kolibakterien von weniger als 3ooo/ml aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend noch anhand von Versuchen weiter erläutert, die unter Verwendung von künstlich erzeugtem Abwasser und mit Waschwasser vermischten menschlichen Absonderungen durchgeführt wurden.

Beispiel 1

Künstliches Abwasser wurde in üblicher Weise aus Peptonen, Fleischextrakt, Natriumchlorid, Dinatriumhydrogenphosphat, Calciumchlorid, Magnesiumsulfat, Kaliumchlorid, Harnstoff und Leitungswasser hergestellt. Das hergestellte Abwasser entsprach dem vom Schiffahrtsbüro des Verkehrsministeriums der japanischen Regierung spezifizierten Standard-Abwasser. Eine Menge von loo g (Trockengewicht) zerkleinerter Pulpe wurde zu 2oo 1 des künstlichen Abwassers hinzugefügt. Damit enthielt das Wasser 5oo ppm an suspendierten Feststoffen. Das Abwasser wurde dann durch die Flüssig/Fest-Trennsäule 2 und eine Hilfssäule 3 geleitet. Das erhaltene Abwasser enthielt etwa Io ppm an suspendierten Feststoffen.

Das angefallene Abwasser wurde dann in dem Behälter 5 zur umgekehrten Osmose zur v/eiteren Behandlung unter einem Druck von

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3o kg/cm und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von lm/sec zur Zirkulation gebracht. Das Abwasser wurde bei einem Durchsatz von 4o l/h behandelt. Das ursprüngliche künstliche Abwasser hatte einen BSB-Wert von 85o ppm, der mehr als dreimal so groß ist wie der BSB-Wert von unbehandeltem Abwasser, dessen BSB-Wert bei etwa 25o ppm liegt (s. Tabelle 2 im Hinblick auf andere Eigenschaften des Abwassers) . Die Versuchsergebnisse v/erden von den Tabellen 1 und 2 erfaßt.

Tabelle 1
Eigenschaften von durch umgekehrte Osmose geklärtem Wasser

Eigenschaften

PH

elektrische Leit
fähigkeit (p-

BSB (ppm) Cl (ppm)

Menge des geklärten Wassers (1) (Behandlungszeit)

etwa 4
(5min)

5o

6,82 7,oo

loo
(2,5h)

15o

18o (4,5h)

6,91

7,oo 6,98

18,6o 2o,75 29,95 6o,55 247,oo

5 5,5 6,ο 7,ο 14,ο

11 1 3,2 62,ο

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Tabelle 2 Eigenschaften des Umwälzwassers im Behälter zur umgekehrten Osmose

Menge des Umwälzwassers (1)

Eigenschaften

pH

elektrische Leitfähigkeit (ut)·-/cm) BSB (ppm)
Cl (ppm)

2oo

15o

loo

5o

2o

7,Io 7,o9

17oo 2o4o

85o lolo

7o6 896

7,o5 7,08 7,o4

266o 481o 1295ο

2ooo 36oo 14ooo

1546 2572 75oo

Die Tabellen zeigen, daß die Umwälzung durch den Behälter zur umgekehrten Osmose den BSB-Wert des Umwälzwassers zum Ende des Versuches auf 14ooo ppm erhöht (insbesondere gilt das für den BSB-Wert des in dem Behälter zur umgekehrten Osmose zu behandelnden künstlichen Abwassers, der etwa 60 mal größer als der des unbehandelten Abwassers ist), wohingegen das geklärte Wasser vollständig zufriedenstellende Werte zeigt. Das verbleibende, durch den Behälter zur umgekehrten Osmose mit Bestandteilen angereicherte Wasser hat ein Volumen von etwa l/lo des ursprünglichen Volumens des Abwassers. Das Rückstandswasser kann in die Flüssig/ Fest-Trennsäule oder dergleichen zurückgeführt oder in einen La-

6 O 9 S A 3 / O A 4

2615 9

gerbehälter überführt werden, injdein es vorübergehend zur Besei tigung aufbewahrt werden kann.

Beispiel 2

Eine Vorrichtung des gleichen Aufbaus wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform einer Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser auf Schiffen wurde auf einer Toilette installiert, die 4o Beschäftigten einer Fabrik zur Verfugung stand, und ein Langzeitversuch mit den unten in Tabelle 3 erfaßten Ergebnissen durchgeführt.

Tabelle 3

Verstri- Wasser- Behandeltes Wasser

chene temperatur Tage ( C)

BSB (ppm)

(ppm)	> Kolibazillen (in ml)
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0
0	0

1	25	1,5
2	27	2,5
3	25	3,5
4	24	4,ο
5	26	5,ο
6	24	5,5
7	25	5,5
8	25	6,ο
9	26	7,σ
Io	25	8,5

0 9 8 4 3/0 UL 1

Der BSB-Wert stieg Tag für Tag aufgrund der Konzentration des Umwälzwassers an. Am Io. Tage hatte das Umwälzwasser einen BSB-Wert von 115oo ppm, einen SF-Wert von 65oo ppm und mehr als

1 χ Io⁷/ml Kolibazillen.

Wie aufgezeigt, ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenso wie die Vorrichtung nach der Erfindung in ganz besonderem Maße vorteilhaft bei Verwendung auf Schiffen o. ä. einsetzbar, wo nämlich der Vorteil des erforderlichen geringen Gewichtes der notwendigen Einrichtungen sowie der überraschend geringe Platzbedarf in Verbindung mit der Möglichkeit einer völlig eigenständigen und unabhängigen Arbeitsweise voll zur Geltung kommen. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anwendungsgebiete keinesfalls beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist wie auch die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichermaßen auch bei Betrieb nicht auf Schiffen einsetzbar, ohne daß die ihr immanenten Vorteile und Eigenschaften dabei verlorengingen (vgl. etwa Beispiel

2 weiter oben).

6 O 9 8 U 3 / O 4 k 1_ Ansprüche -

Claims

261-S933

Ansprüche

λ. Verfahren zur Abwasserbehandlung auf Schiffen, dadurch gekennz eichnet, daß das Abwasser durch ein grobmaschiges Filter und/oder eine Zerkleinerungseinrichtung geführt, anschließend das Abfallwasser mittels Flotation unter lufthaltigen Bedingungen einer Trennung zur Reduzierung der im Abwasser suspendierten Feststoffe auf einen Gehalt von weniger als looo ppm unterzogen und das so erhaltene, behandelte Wasser zum Klären durch eine semipermeable Membran geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als semipermeable Membran eine Membran zur umgekehrten Osmose eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als semipermeable Membran eine Membran zur umgekehrten Osmose aus Cellulose-acetatbutyrat gewählt wird, die Mikroporen von etwa 6 bis etwa 6o A aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser durch Flotation unter lufthaltigen Bedingungen zur Reduzierung des Gehalts der im Abwasser suspendierten Feststoffe unter loo ppm aufbereitet wird.

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_ ₂₇ _ ?6is9:n
5. Vorrichtung zur AbwasSerbehandlung auf Schiffen, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (29) zum Zuführen des Abwassers, einen Grobfilter und/oder eine Zerkleinerungseinrichtung (31) zur Entfernung relative großer Festkörper aus dem Abwasser, wenigstens eine Flüssig/Fest-Trennsäule (2) des Flotations-Typs mit einem Abwassereinlass (6) in ihrem unteren Bereich, einem Auslass (7) in ihrem oberen Bereich, und mit einer Vielzahl von schräg nach unten geneigten Blasenbildungsplatten (Aa;Ab;Ac), die abwechselnd von einander gegenüberliegenden Innenwandungen (8; 9) der Säule (2) vorstehen, wobei zwischen dem freien Ende jeder Blasenbildungsplatte (Aa; Ab; Ac) und der gegenüberliegenden Innenwandung (8; 9) der Säule (2) ein schmaler Spalt (1oa; 1ob; 1oc) gebildet ist und jede der Blasenbildungsplatten (Aa; Ab; Ac) ein offenporiges plattenähnliches Teil (11a) und einen Verteilungskanal (12a) für unter Druck stehendem Gas aufweist, der innerhalb des plattenähnlichen Teils (11a) angeordnet ist und im wesentlichen parallel zu dessen Oberfläche verläuft, durch eine Einrichtung zur Zuführung von unter Druck stehendem Gas zu dem Verteilungskanal (12a),

und durch eine Aufbereitungsanordnung (4, 25, 5) mit einer semipermeablen Membran (26) und einer Hochdruckpumpe (25).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssig/Fest-Trennsäule (2) des Flotations-Typs und ihr nachgeschaltet eine Hilfssäule (3) des Flotations-Typs vorgesehen sind, wobei die Hilfssäule (3) in ihrem unteren Bereich eine

609«·', V/ h' 1

7 6 I S Q 3 Γϊ

horizontal angeordnete Blasenbildungsplatte (Ad) desselben Aufbaus wie die Blasenbildungsplatten der Flüssig/Fest-Trennsäule (2) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Flüssig/Fest-Trennsäulen (2) des Flotations-Typs in Serie angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des Abwassers und die Zerkleinerungseinrichtung von einer Zerkleinerungspumpe (31) gebildet werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungsanordnung mit der semipermeablen Membran (26) und der Hochdruckpumpe (25) einen Wasserumwälzbehälter (4), die Hochdruckpumpe (25) und ein Behältnis (17), das die semipermeable Membran (26) enthält, in der genannten Reihenfolge aufweist, um einen Zirkulationskanal zu bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die semipermeable Membran (26) röhrenförmig ausgebildet ist, jede Durchgangsleitung, die einen röhrenförmigen Kanal (26) ausbildet, innen in der Nähe jedes ihrer entgegengesetzten Enden (19, 2o) mit wenigstens einem Maschensieb (32; 33) versehen ist, daß ein beweglicher, schwammartiger Reinigungsball zwischen den Maschensieben (32, 33) angeordnet und ein Wechselfi Q ° ■ ''; ~\ '" ^f: ', U 1

2 6 1 S 9 3

ventil zur Umsteuerung des Stroms von Umwälzwasser durch den röhrenformigen Kanal (26) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 1o, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18, 27) zur Weiterleitung des geklärten Wassers nach seinem Durchlauf durch die semipermeable Membran (26) an eine Stelle für den Wiedergebrauch.

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